C# 中的接口与抽象类：有什么区别以及何时使用它们

在 C# 中，接口和抽象类都是面向对象编程的基础支柱，使我们能够为类定义协定和共享行为。但是什么时候应该使用接口，什么时候抽象类是更好的选择呢？了解这两个概念的细微差别是编写灵活、可维护且可扩展的 C# 代码的关键。在本文中，我们将探讨接口和抽象类之间的区别，并为您提供有关如何有效使用它们的实用见解。

什么是接口？

接口的核心是定义任何实现类都必须遵循的协定。这是一种指定类应该执行哪些操作的方法，而无需规定如何实现这些操作。将其视为类的蓝图。

接口的语法

public interface IShape  
{  
    double CalculateArea();  
    double CalculatePerimeter();  
}

此处，接口定义了两个方法，即 .实现此接口的任何类都需要为这些方法提供自己的实现。IShapeCalculateAreaCalculatePerimeter

接口的主要特点：

无实现：接口仅声明方法和属性;它们不提供任何实现。
多重继承：一个类可以实现多个接口，从而实现更大的灵活性和可扩展性。
No Fields（无字段）：接口不能包含字段。它们仅通过方法和属性签名来描述行为。

接口的用法示例：

public class Circle : IShape  
{  
    public double Radius { get; set; }   
   
    public double CalculateArea()  
    {  
        return Math.PI * Math.Pow(Radius, 2);  
    }    
    
   public double CalculatePerimeter()  
    {  
        return 2 * Math.PI * Radius;  
    }  
}

该类实现接口并提供自己的 and 版本。如果我们稍后添加一个类，它可以实现相同的接口，但具有不同的实现。CircleIShapeCalculateAreaCalculatePerimeterRectangle

什么是抽象类？

抽象类允许我们定义派生类的实现和契约。它可以包含抽象方法（无 implementation）和非抽象方法（有 implementation）。当您想在不同类之间共享一些通用功能，但仍为特定实现留出空间时，这使其成为理想的选择。

抽象类的语法

public abstract class Shape  
{  
    public abstract double CalculateArea();  
      
    public void DisplayShapeType()  
    {  
        Console.WriteLine("This is a shape.");  
    }  
}

在这里，抽象类声明了一个抽象方法，该方法必须由任何派生类实现。它还提供了一个完全实现的方法，可供所有子类使用。ShapeCalculateAreaDisplayShapeType

抽象类的主要功能：

部分实现：抽象类可以同时具有抽象方法（无实现）和具体方法（有实现）。
单一继承：一个类只能继承自一个抽象类，但可以实现多个接口。
字段和属性：抽象类可以包含字段和属性，从而允许在子类之间共享数据。

抽象类的示例用法：

public class Rectangle : Shape  
{  
    public double Length { get; set; }  
    public double Width { get; set; }  
  
    public override double CalculateArea()  
    {  
        return Length * Width;  
    }  
}

在这里，该类派生自抽象类，并且是实现该方法所必需的。但是，它无需重新实现即可继承该方法。RectangleShapeCalculateAreaDisplayShapeType

接口和抽象类之间的主要区别

现在，让我们分解一下接口和抽象类之间的一些关键区别，帮助您确定何时使用每个接口：

目的：

接口用于定义必须遵循的协定。它就像一个类应该执行的操作列表，但不规定如何执行。
另一方面，抽象类允许您定义常见行为和协定。它允许在多个类之间共享代码，同时仍确保每个派生类实现特定方法。

2. 实施：

在接口中，不能提供任何方法实现。由 implementation 类提供详细信息。
使用抽象类，您可以为方法提供一些默认实现，同时将其他抽象实现留给子类实现。

3. 继承：

一个类可以实现多个接口，这允许更大的灵活性和不同合约的混合。
但是，一个类只能从一个抽象类继承，因为 C# 不支持类的多重继承。

4. 字段和属性：

接口不能包含字段或构造函数。它们纯粹是为了定义行为。
抽象类可以具有字段、属性甚至构造函数，这意味着它们可以存储公共数据或提供共享的初始化逻辑。

何时使用接口

多个实现：如果您的类需要遵循多个 Contract，那么 interfaces 是您的不二之选。由于 C# 不支持多重继承，因此接口允许您创建灵活的系统。

示例：一个类可以实现 both 和 interfaces，以遵循既是设备又具有可打印属性的协定。PrinterIDeviceIPrintable

2. 不相关的类：当类不属于同一继承层次结构但需要执行类似的操作时，接口有助于将它们统一在一个公共契约下。

示例：两者和都可以实现，即使它们是根本不同的类。DogPrinterIRunnable

何时使用抽象类

共享代码：如果要为派生类提供一些共享实现（但不是全部），则抽象类是一个不错的选择。它允许您定义常见行为，同时确保子类仍覆盖 key 方法。

示例：如果所有形状都有一个计算面积的方法，但也共享一个方法，则可以将通用功能放在一个抽象类中。DisplayShapeType

2. 基本功能：当您需要一个基类来提供基础功能，同时仍然强制执行某些方法覆盖时。

示例：可以是提供类似 .VehicleStartEngineCalculateFuelEfficiency

组合接口和抽象类

将抽象类和接口组合在一起以获得两者的好处也很常见。您可以定义一个实现一个或多个接口的抽象类，然后具体类可以从抽象类派生，同时仍然遵守接口协定。

public interface IMovable  
{  
    void Move();  
}  
public abstract class Vehicle : IMovable  
{  
    public void Move()  
    {  
        Console.WriteLine("The vehicle is moving.");  
    }  
  
    public abstract void Refuel();  
}  
  
public class Car : Vehicle  
{  
    public override void Refuel()  
    {  
        Console.WriteLine("Refueling the car.");  
    }  
}

在这里，抽象类实现了接口，但也定义了自己的抽象方法。该类必须实现，但免费获取该方法。VehicleIMovableRefuelCarRefuelMove

在 C# 中的接口和抽象类之间进行选择归根结底是要了解设计的具体要求。如果你正在创建一个多个不相关的类应该遵守的 Contract，请选择 interfaces。如果您需要在相关类之间共享通用功能，同时仍然强制执行一些类似 Contract 的行为，那么抽象类是您的朋友。